基于饮马河生态化修复堤型选择研究

基于饮马河生态化修复堤型选择研究
王桂娟
【摘要】文章通过对饮马河打渔山段河道治理工程堤型方案优选,确定选用直斜式复合堤型,堤防防洪、防潮标准提高为50年一遇.这种直斜式复合堤型兼具工程防护与生态化修复功能于一体,既能满足海湾赶潮型河道在流域防洪、区域除涝和片区防潮等基本要求又具有经济可行、绿色生态和便于施工等优点,对沿海地区同类工程具有较好的借鉴意义.
【期刊名称】《吉林水利》
【年(卷),期】2019(000)002
【总页数】4页(P29-32)
【关键词】生态化;修复;堤型;饮马河
【作者】王桂娟
【作者单位】辽宁省葫芦岛市河道管理局,辽宁葫芦岛 125000
【正文语种】中文
【中图分类】TV85
1 引言
葫芦岛市连山区饮马河河道长16.72km，河道比降为4.23‰，河流发源于连山区老官堡镇境内的落石山，海拔高程为204.0m，经老官堡、塔山乡流入渤海。

饮马河打渔山段河道现状淤积严重，河道断面尺寸狭窄，主槽宽度10―40m，下游存在
挖堤造鱼池、占堤建房、乱堆沙场等现象，两岸堤防防洪、防潮标准未能达到50
年一遇，已构成对本区域防洪、防潮安全的威胁，并对本区域经济发展形成制约[1]。

为提高饮马河打渔山段河流的防洪、防潮标准，促进当地经济发展，连山区
水利局决定对该区段河道进行治理。

2 生态化修复堤型选择
2.1 工程情况
饮马河打渔山段治理工程从饮马河桥段向上游至铁路桥段，治理河心长度 1 907.62m，两岸堤防工程总长3 845m，左岸支流Z0+240处修建节制闸一座，
闸后支流整治长度180m，两岸修固滨笼护岸360m。

工程于2018年9月底开工，2019年9月底完工。

工程总投资2 038.32万元，其中建筑工程1 561.40万元。

2.2 自然概况
2.2.1 气象
项目区属于温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温9.1℃，极端最高气温40.8℃，极端最低气温为-25℃，1月平均气温-8.8℃，7月平均气温23.9℃。

多年平均降
水量587mm，年均蒸发量1 517.9mm。

降雨多集中7―8月，其降水量为全年降水量的53%，最大风速为20m/s。

该区域最大冻深1.5米。

2.2.2 水文
饮马河流域内没有水文站，雨量站也很少，属于无资料地区。

此次饮马河设计洪水按辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法计算。

经水文计算，饮马河流域设计洪峰成果见表1。

2.2.3 地质
饮马河河道两侧岸坡内各岩土层的分布、埋深及各层土的力学特性，各岩土层稳定性均匀性较好，治理段岸坡工程地质条件为C类，属稳定性较差的岸坡，据判定
为双层结构岸坡。

抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分
组为第二组，设计特征周期值为0.40S，属抗震设防的一般地段。

2.2.4 设计潮位
饮马河为海湾赶潮型河道，最终汇入锦州湾，河道水位受潮水影响较大。

根据《海堤工程设计规范》要求，设计重现期潮位按照极值I型分布规律进行频率分析，经计算，饮马河设计潮位计算成果见表1-2。

表1 饮马河流域设计洪峰成果表不同频率洪水（m3/s）P=1% P=2% P=5%
P=10%饮马河 56.86 16.72 204 4.23 662.8 542 385.1 279.8河名流域面积（km2）河长（km）河源高程（m）河道比降（‰）
表2 各种频率下设计潮位频率P（%）均值h 均方差S P=1% P=2% P=5%
P=10%设计潮高（m） 2.41 0.11 2.82 2.75 2.66 2.59
2.3 堤防断面型式拟定
根据河道的特点、地形、地质、筑堤材料、风浪特性及景观布置的需要，遵照
《堤防工程设计规范》规定，对本区段堤防断面进行设计。

通过对护坡型式和主槽护岸型式分别进行方案比选，最终来确定本区段堤防断面型式[2]。

2.3.1 护坡型式比选
根据筑堤土质和本区段河道洪水流速等特点，堤防迎水坡、背水坡坡比均采用1：2.5。

护坡分别选取植草护坡和生态联锁砖护坡两种护坡型式来进行比选[3]。

（1）植草护坡
堤防迎水坡表层回填30cm种植土，并播撒沙打旺草籽。

施工简单，工程造价低、成坪时间短、护坡功效快，生态效果好，施工季节限制少（见图1）。

平均每平米造价4元[4]。

图1 草皮护坡效果图
（2）生态联锁砖护坡
堤防迎水坡采用10cm厚C25生态联锁砖护坡，采用开孔型砖，填以培养土并植
草绿化，其下设10cm厚碎石垫层和400g/m2土工布。

联锁砖块之间通过联锁固定位置且块体间允许有一定的位移和变形，兼有整体性和柔性。

施工简单快捷。

抗冲刷性较好，生态效果好（见图2）。

平均每平米造价113元，造价远远高于植
草护坡，对于北方经济不发达地区大面积推广这种生态联锁砖护坡有难度。

图2 生态联锁砖护坡图
根据上述护坡方案的施工技术难易程度、生态效果以及工程造价等因素进行对比分析，确定本区段堤防迎水侧平台以上及背水坡采用植草护坡，表层回填30cm种
植土，并播撒沙打旺草籽来进行绿化。

2.3.2 主槽护岸型式比选
根据本区段河道的特点、地形、地质、风浪特性及景观布置的需要，进行主槽护岸挡土墙型式方案比选，需综合考虑抗冲性能、投资造价、施工难易程度及当地治理经验等。

由于主槽护岸要求有较强的抗冲、防潮性能，本次采用浆砌石重力式挡墙、素混凝土重力式挡墙和重力式装配挡墙三种型式进行方案比选。

比选时假定饮马河平均岸坡高度为2.11m，以每延米投资造价估算来进行比较。

（1）方案一：浆砌石重力式挡墙方案
图3 浆砌石重力式挡墙方案断面示意图
图4 素混凝土重力式挡墙方案断面示意图
抗冲、防潮性能：性能较好，浆砌石可抵御6.0m/s以下的流速冲刷；
生态效果：生态效果较差；
投资造价：投资稍低，每延米投资估算1 622元；
施工难易：施工稍简单，施工速度快。

其他说明：硬性防护型式，由于基础应力较大，故适合于基础承载力较好的地质区域；
（2）方案二：素混凝土重力式挡墙方案
抗冲、防潮性能：性能最好，混凝土可抵御8.0m/s以下的流速冲刷；
生态效果：生态效果较差；
投资造价：投资稍高，每延米投资估算3 100元；
施工难易：施工较繁琐，需要施工降水，受潮水和降雨影响较大。

其他说明：硬型防护型式，由于基础应力较大，故适合于基础承载力较好的地质区域。

（3）方案三：重力式装配挡墙方案
抗冲、防潮性能：抗冲、防潮性能较好；
图5 重力式装配挡墙方案断面示意图
生态效果：生态效果较好；
投资造价：投资最高，每延米投资估算4 000元；
施工难易：施工速度快，拼装精度高。

考虑到主槽护岸直接与水面接触，其抗冲防潮性能应为首要考核指标，故根据上述方案的抗冲防潮性能、生态效果、施工技术特点、工程造价和项目实际情况进行综合考虑（见表3），确定堤防迎水侧平台以下主槽护岸采用方案一浆砌石重力式挡墙方案。

表3 各方案断面性能指标比较方案名称抗冲、防潮性生态效果投资造价施工工艺其他方案一较好较差每延米1622元施工简单适于基础承载力较好的地质区域方案二最好较差每延米3100元施工复杂适于基础承载力较好的地质区域方案三较好较好每延米4000元拼装精度高
2.3.3 堤型断面选择
通过方案比选，确定饮马河堤防断面型式采用直斜式复合堤，堤顶宽6.0m，中间设4.0m宽的砂石路面，堤顶两侧各设1.0m宽的绿化带。

堤防迎水坡及背水坡坡比均为1∶2.5，其中在迎水坡10年一遇设计水位处设置3.0m宽的平台，平台迎
水侧设混凝土栏杆1.2m高。

平台以下主槽护岸采用浆砌石重力挡墙型式。

挡墙墙顶宽0.5m，基础埋深1.2m，下设0.1m厚的素混凝土垫层。

挡墙迎水侧设固滨
笼水平护脚，厚0.5m，长6.0m，下设0.1m厚砂砾料垫层和400g/m2反滤土工布。

堤防迎水坡及背水坡坡比均为1∶2.5，迎水坡亲水平台以上及背水坡表层回
填30cm种植土，采用植草护坡。

堤防断面型式见图6。

图6 堤防断面型式图
3 结语
饮马河治理工程采用的直斜复合堤型除了满足海湾赶潮型河道在流域防洪、区域除涝和片区防潮等基本要求外又兼具绿色生态、经济可行和便于施工等优点。

它兼具工程防护与生态化修复功能于一体，避免了纯工程护坡的生硬性和僵化性，增强了土壤的蓄水保土性能，美化、绿化了河道景观，符合“生态水利”的发展理念以及“系统治水、科学治水”的新要求，该堤型对沿海地区的同类工程具有较好的借鉴意义。

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参考文献：
【相关文献】
[1]董哲仁.河流保护的发展阶段及思考[J].中国水利，2004（1）：16-17.
[2]刘正茂，吕宪国，武海涛.生态水利工程设计若干问题的探讨[J].水利水电科技进展，2008（1）：28-30.
[3]董哲仁.试论生态水利工程的基本设计原则[J].水利学报，2004（10）：1-5.
[4]孙东亚，董哲仁，许明华.等.河流生态修复技术和实践[J].水利水电技术，2006（12）：4-7.。